[实用新型]垂向微调及重力补偿机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及垂向微调及重力补偿机构，特别涉及光刻机中使用该机构进行平衡质量和微调整定位。

背景技术

在半导体制造过程中，光刻是其中非常重要的一道制程，它是将一系列掩模版上的芯片图形通过曝光系统依次转印到硅片相应层上的复杂的工艺过程。整个光刻过程大约消耗芯片前道制造时间的60％，且占有整个芯片制造的近40％的成本。而这一系列复杂、昂贵、耗时的光刻工艺过程集中在芯片前道生产线对应的一组光刻机上完成，因此光刻机的光刻精度和产率高低直接影响着芯片的集成度和制造成本。

与直径200mm的硅片相比，直径300mm硅片表面的有效光刻面积一般提高1.2---1.7倍，这将使芯片的制造成本下降30％左右，且直径300mm硅片的制造工艺已趋于成熟，基于这些因素，目前光刻直径为300mm的硅片已经成为前道光刻领域的主流技术。新建的芯片前道生产线均以能够光刻300mm直径硅片(并向下兼容)的光刻机为主要装备。相比以往的光刻系统，新系统中承载直径300mm硅片的工件台无论在大小和质量上均有大幅的增加，如何在不影响硅片曝光质量的前提下，提高硅片的产率已经成为摆在各主要光刻机制造商面前的一个难题。

在直径200mm硅片的主流光刻技术中，如美国专利US5953105揭示了一种光刻技术，它将工件台掩模台系统加减速运动时产生的运动反力引出至外部框架中，以缓解和消除运动反力对系统对准定位和曝光精度的影响。美国专利US6271640揭示了另一种光刻技术，它是将工件台的运动反力外引到一个独立的反力框架上，并在反力框架与基础框架间进行被动阻尼消振，避免将振动再次传入光刻系统中。美国专利US6396566揭示了又一种光刻技术，它将掩模台的运动反力引出至外部框架中，工件台产生的运动反力通过大理石底部和侧向的阻尼减振系统作用于外部框架，以缓解运动反力引起的振动对光刻系统的影响。

从以上三篇美国专利揭示的针对直径200mm硅片采用的技术来看，尽管形式不同，但均是采用运动反力引出至外部框架的这一技术思想，来避免光刻时产生的运动反力对硅片曝光质量的影响。但是，随着直径300mm硅片业已成为光刻领域的主流技术，传统的光刻直径200mm硅片的框架系统及局部减振布局已经不能满足提高系统产率和曝光质量的要求，其主要原因在于：第一，工件台和掩模台高加速度起停时产生的运动反力即使引出至外部框架，如不加以处理，对光刻系统的影响非常大；第二，工件台和掩模台在高速运动时引起系统重心的频繁变化带来光刻系统的无序振动。针对光刻大直径硅片的工件台，为了提高硅片的产率，要求光刻机扫描速度不断提升，这势必要不断提高扫描运动的加速度，所产生的运动反力和工件台系统重心的频繁变化，所引起的无序振动问题如不加以解决，必定恶化曝光质量，取得适得其反的结果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种垂向微调及重力补偿机构，上述机构以微调整定位方式能达到精确的位置控制，同时采用平衡质量方式以减小和消除运动反力以及系统重心的频繁变换给光刻系统造成的不利影响。

为了达到所述的目的，本实用新型提供了一种垂向微调及重力补偿机构，其中，包括：用于支撑物体的静态重量的重力补偿器，位于重力补偿器上的驱动装置，对被支撑物体进行垂向微调及重力补偿。

在上述的垂向微调及重力补偿机构中，所述的重力补偿器上具有一支撑圆盘支撑驱动装置。

在上述的垂向微调及重力补偿机构中，所述的重力补偿器还包括外壁，外壁内的推杆，与被支撑物体连接的推杆中间柔性铰链部分和顶部气浮挡头，位于推杆与外壁、顶部气浮挡头之间的气浮，以及推杆底部的恒压室。

在上述的垂向微调及重力补偿机构中，所述的气浮消除推杆上下运动的摩擦力。

在上述的垂向微调及重力补偿机构中，所述的气浮间隙为10～16μm。

在上述的垂向微调及重力补偿机构中，所述的恒压室通过恒压补偿气口与供气气源的气路接通。

在上述的垂向微调及重力补偿机构中，所述的供气气源的气路与气浮的进气口接通。

在上述的垂向微调及重力补偿机构中，所述的供气气源与恒压补偿气口之间还包括调节阀、气体容器室、节流器顺序连接。

在上述的垂向微调及重力补偿机构中，所述的调节阀为可自动控制和调节的阀体。

在上述的垂向微调及重力补偿机构中，所述的驱动装置为音圈电机。

在上述的垂向微调及重力补偿机构中，所述的音圈电机由定子部分、动子部分、柔性支撑组成。